SOLID-Prinzipien im objektorientierten Design

SOLID-Programmierdesign ist eine Philosophie und ein Ansatz, um robustere, flexiblere und skalierbarere Softwaresysteme zu schaffen, die über die Zeit ihre Integrität bewahren. Als Entwickler ist es wichtig, die richtige und falsche Art zu verstehen, Code zu schreiben. In diesem Artikel werden wir jedes der SOLID-Designprinzipien im Kontext erläutern, damit Sie sie auf Ihre Arbeit anwenden können.

Was sind SOLID-Prinzipien?

SOLID ist ein beliebtes Set von Designprinzipien, das Entwickler bei der Erstellung objektorientierter Software verwenden. SOLID ist ein Akronym, das für fünf zentrale Designprinzipien steht:

• Single-Verantwortungsprinzip
• O Stift-geschlossenesPrinzip
• L-iskov-Substitutionsprinzip
• Prinzip der Segregation
• Prinzip der D-Ependenz-Inversion

Alle fünf SOLID-Prinzipien werden von Softwareingenieuren häufig verwendet und bieten Entwicklern wichtige Vorteile. Robert C. Martin entwickelte die SOLID-Prinzipien in seinem Essay von 2000, "Design Principles and Design Patterns." Martin räumte ein, dass erfolgreiche Software sich immer weiterentwickeln muss. Mit zunehmender Veränderung neigt sie dazu, immer komplexer zu werden. Ohne gute Designprinzipien wird Software starr, zerbrechlich, unbeweglich und zähflüssig. Er entwickelte SOLID-Softwaredesignprinzipien, um diese häufigen Probleme zu bekämpfen.

Warum SOLID-Prinzipien im Programmieren verwenden

Die SOLID-Prinzipien zielen darauf ab, Abhängigkeiten zu reduzieren, damit Ingenieure einen Bereich der Software ändern können, ohne andere zu beeinflussen. Sie erleichtern das Verständnis, die Wartung und die Weiterentwicklung von Designs. Softwareingenieure vermeiden Probleme und bauen adaptive, effektive und agile Software mit diesen SOLID-Prinzipien. Obwohl die Prinzipien viele Vorteile bringen, kann deren Befolgung zu längerem und komplexerem Code führen. Das kann den Designprozess verlängern und die Entwicklung etwas erschweren. Dennoch lohnt es sich, diese zusätzliche Zeit und Mühe in der Gegenwart zu investieren. SOLID-Programmierung macht Software auf lange Sicht viel leichter zu warten, zu testen und zu erweitern. SOLID-Prinzipien sind kein Allheilmittel für Designprobleme. Wenn Softwareentwickler sie jedoch korrekt befolgen, erstellen sie Code, der besser lesbar, leichter zu warten ist, Designmuster verwendet und das Testen vereinfacht. Alle Entwickler sollten SOLID-Programmierung kennen, um diese Prinzipien bestmöglich für qualitativ hochwertige Ergebnisse zu nutzen.

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5 SOLID-Designprinzipien

Der beste Weg, um zu verstehen, was SOLID-Prinzipien sind, ist, sie im Kontext zu betrachten. Schauen wir uns SOLID-Softwaredesigns mit einer der am häufigsten verwendeten Programmiersprachen an. C# ist eine gute Möglichkeit, zu zeigen, wie SOLID in der Praxis funktioniert.

1. Prinzip der Einzelverantwortung

Das Prinzip der Einzelverantwortung (SRP) schreibt vor: "Eine Klasse sollte einen und nur einen Grund zur Änderung haben." Wenn man einem SOLID-Programmieransatz folgt, sollte man erkennen, dass jede Klasse nur eine Sache tut. Jede Klasse oder jedes Modul ist für einen Teil der Funktionalität der Software verantwortlich. Einfacher gesagt: Jede Klasse sollte nur ein Problem lösen. Das Prinzip der Einzelverantwortung ist ein relativ grundlegendes, das die meisten Entwickler bereits zum Erstellen von Code verwenden. Man kann es auf Klassen, Softwarekomponenten und Microservices anwenden. SRP erleichtert das Testen und Warten von Code für eine optimierte Softwareimplementierung. Es hilft auch, unvorhergesehene Nebenwirkungen zukünftiger Änderungen zu vermeiden.

Um sicherzustellen, dass du dieses Prinzip in der Entwicklung befolgst, solltest du beim Bauen eine automatisierte Prüfung verwenden, um den Klassenbereich zu begrenzen. Diese Überprüfung ist nicht narrensicher für die Einhaltung des SRP, trägt aber wesentlich dazu bei, sicherzustellen, dass Klassen dieses Prinzip nicht verletzen.

2. Offen-geschlossen-Prinzip

Das Open-Closed-Prinzip erkennt an, dass Sie möglicherweise etwas zu bestehenden, gut getesteten Klassen hinzufügen oder ändern müssen. Jede Änderung birgt das Risiko von Problemen oder Fehlern. Anstatt die Klasse zu ändern, können Sie sie jedoch einfach erweitern. Das Open-Closed-Prinzip besagt: "Sie sollten in der Lage sein, das Verhalten einer Klasse zu erweitern, ohne sie zu verändern." Das Open-Closed-Prinzip zu befolgen, macht Ihre Pflege und Überarbeitung Ihres Codes leichter. Es erfordert das Schreiben von Code, der ist:

• Offen für eine Erweiterung, das heißt, du kannst das Verhalten dieser Klasse erweitern.
• Geschlossen für Änderungen, was bedeutet, dass der Quellcode festgelegt ist und nicht geändert werden kann.

Auf den ersten Blick scheinen diese beiden Kriterien von Natur aus widersprüchlich zu sein. Wenn du dich damit wohler fühlst, wirst du feststellen, dass das Open-Closed-Prinzip nicht so kompliziert ist, wie es scheint. Du kannst das Open-Closed-Prinzip mit Abstraktionen einhalten, um sicherzustellen, dass deine Klasse leicht erweiterbar ist, ohne sie ändern zu müssen. Die Verwendung von Vererbung oder Schnittstellen, die polymorphe Substitutionen erlauben, ist eine gängige Methode, um dieses Prinzip einzuhalten.

3. Liskov-Substitutionsprinzip

Das Liskov-Substitutionsprinzip ist vielleicht das am schwierigsten zu verstehende der fünf SOLID-Designprinzipien. Das Liskov-Substitutionsprinzip verlangt, dass jede abgeleitete Klasse für ihre Elternklasse ersetzbar sein sollte. Es ist nach Barbara Liskov benannt, die dieses Konzept der verhaltensmäßigen Subtypisierung 1987 einführte. Sie erklärte: "Was hier gewünscht ist, ist etwas wie die folgende Substitutionseigenschaft: Wenn es für jedes Objekt O1 vom Typ S ein Objekt O2 vom Typ T gibt, so dass für alle Programme P, definiert in Bezug auf T, das Verhalten von P unverändert bleibt, wenn O1 für O2 ersetzt wird, dann ist S ein Subtyp von T." Obwohl dieses Prinzip schwer zu internalisieren sein kann, könnte es hilfreich sein, es als Erweiterung des offen-geschlossenen Prinzips zu betrachten. Der Zweck des Liskov-Substitutionsprinzips ist sicherzustellen, dass abgeleitete Klassen die Basisklasse erweitern, ohne das Verhalten zu ändern.

Dieses Prinzip hilft Ihnen, unerwartete Folgen von Änderungen und das Öffnen einer geschlossenen Klasse zu vermeiden, um Änderungen vorzunehmen. Das Liskov-Substitutionsprinzip führt zu Software, die Sie leicht erweitern können. Auch wenn es den Entwicklungsprozess verlangsamen kann, können Sie unzählige zeitaufwändige zukünftige Probleme bei Updates und Erweiterungen vermeiden.

4. Prinzip der Schnittstellentrennung

Das Prinzip der Schnittstellentrennung in der SOLID-Programmierung besagt, dass es besser ist, viele kleinere Schnittstellen zu haben als einige größere: "Erstellt feinkörnige Schnittstellen, die client-spezifisch sind. Clients sollten nicht gezwungen werden, Schnittstellen zu implementieren, die sie nicht verwenden."

Du solltest nicht einfach mit einer bestehenden Schnittstelle anfangen und neue Methoden hinzufügen. Baue stattdessen eine neue Schnittstelle. Lass deine Klasse bei Bedarf mehrere Schnittstellen implementieren. Wenn du kleinere Schnittstellen verwendest, kannst du Komposition der Vererbung und Entkopplung gegenüber Kopplung vorziehen. Nach dem Prinzip der Schnittstellentrennung solltest du viele klientspezifische Schnittstellen haben und der Versuchung widerstehen, eine große, allgemeinzweckmäßige Schnittstelle zu haben.

5. Prinzip der Abhängigkeitsinversion

Verwenden Sie das Abhängigkeitsinversionsprinzip des SOLID-Softwaredesigns, um Softwaremodule zu entkoppeln. Sie sollten sich bei der Softwareentwicklung "auf Abstraktionen verlassen, nicht auf Konkretionen": "High-Level-Module sollten nicht von Low-Level-Modulen abhängen. Beide sollten von Abstraktionen abhängen... Abstraktionen sollten nicht von Details abhängen. Details sollten von Abstraktionen abhängen." Eine von vielen Möglichkeiten, dieses SOLID-Prinzip einzuhalten, ist die Verwendung eines Abhängigkeitsinversionsmusters. Egal welche Methode Sie verwenden, das Befolgen des Abhängigkeitsinversionsprinzips macht Ihren Code flexibler, agiler und wiederverwendbarer.

Beispiele für andere Softwaredesignprinzipien

Über Jahrzehnte des Code-Schreibens haben Softwareentwickler – manchmal auf die harte Tour – gelernt, wie man Code erstellt, der robust, leicht zu warten und skalierbar ist und effizient funktioniert. Sie fassten ihre hart erarbeiteten Lektionen in Softwaredesign-Prinzipien zur Erstellung hochwertiger Software zusammen. SOLID-Designprinzipien sind nur einige Beispiele für bewährte Praktiken in der Softwareentwicklung , die Exzellenz im Programmieren unterstützen.

Sind SOLID-Prinzipien noch relevant?

In den Jahrzehnten, seit Robert Martin die SOLID-Softwaredesignprinzipien entwickelte, haben sich Technologie und die Softwarebranche enorm verändert. Dennoch sind seine Kernideen heute weltweit genauso gültig wie eh und je. Wenn Sie SOLID-Designprinzipien implementieren, schaffen Sie Systeme, die wartbarer, skalierbarer, testbar und wiederverwendbar sind. Sie produzieren Qualitätscode , der den Industriestandards entspricht und die beste Chance auf einen dauerhaften Wettbewerbsvorteil hat. SOLID-Programmierdesignprinzipien können anfangs überwältigend wirken, aber wenn Sie regelmäßig damit arbeiten, werden Sie ein angeborenes Verständnis von Code entwickeln, das den Prinzipien entspricht. Sie werden feststellen, dass die Entscheidungen für SOLID-Codedesign Ihre Arbeit einfacher und effizienter machen und mit überlegenen Ergebnissen erzielen.

Diese Beiträge sind meine eigenen und spiegeln nicht unbedingt die Position, Strategien oder Meinung von BMC wider.